JP7633701B2 - 消毒剤 - Google Patents

Description

本発明は消毒剤に関する。

現在、消毒剤としては、エタノールを始めとするアルコール系消毒剤や次亜塩素酸ナトリウムを始めとする塩素系消毒剤等が使用されている。

また、ＣＯＶＩＤ－１９の流行により、弱酸性次亜塩素酸水のウイルス類に対する効果についても種々検討されている（非特許文献１）。次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）は次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^－）より高い殺菌能力を示すと言われており、弱酸性次亜塩素酸水は、殺菌効果の高い非解離のＨＣｌＯの割合が多くなるｐＨ５～６に調製された溶液である。ｐＨ５～６の弱酸性次亜塩素酸水は、高い殺菌効果を持つＨＣｌＯを高い存在比で有している。

また、殺菌作用及びウイルス不活化作用を有するものとしてクロラミン類が知られている。クロラミン類はアンモニアと次亜塩素酸の反応により生じる。そのため、次亜塩素酸とアンモニアを混合した溶液が用いられている。

Yu Miyaoka et al., Virus Research, 297, 198383 (2021)

しかしながら、次亜塩素酸水溶液中のアンモニアは不安定であり、前もって混合しておくことができない。そのため、消毒の現場で次亜塩素酸とアンモニアを混合して消毒剤を調製することが行われている。このような２液型の消毒剤を消毒の現場で調製することは煩雑であり、調製用の材料の保管及び流通にコストがかかる。したがって、消毒の現場で調製が不要で安定に保存及び流通が可能な消毒剤が求められている。

本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）次亜塩素酸及び窒素化合物を含む水溶液を含む消毒剤。
（２）前記窒素化合物が無機態窒素である、上記（１）に記載の消毒剤。
（３）前記窒素化合物が硝酸態窒素である、上記（１）に記載の消毒剤。
（４）前記次亜塩素酸が次亜塩素酸ナトリウムである、上記（１）～（３）のいずれかに記載の消毒剤。
（５）ウイルス不活化用及び／または殺菌用の組成物である、上記（１）～（４）のいずれか一項に記載の消毒剤。
（６）次亜塩素酸及び窒素化合物を含む水溶液を含む消毒剤と、ウイルス、細菌、またはそれらの両方を含む有機物とを反応させることを含む、消毒方法。

本発明によれば、消毒の現場で調製が不要で安定に保存及び流通が可能な消毒剤を提供することができる。

図１は、実施例１～３及び比較例１～２におけるウイルス不活化試験の結果（ウイルス感染価）を表すグラフである。 図２は、残存したウイルスの量であるウイルス感染価を測定するプラーク法の手順を示す模式図である。 図３は、次亜塩素酸ナトリウム溶液と無機態窒素を混合したときの有効塩素濃度毎の無機態窒素濃度及びｐＨを表すグラフである。

本開示は、次亜塩素酸及び窒素化合物を含む水溶液を含む消毒剤を対象とする。

本開示の消毒剤（以下、本消毒剤ともいう）は、次亜塩素酸に窒素化合物を混合させた１液型の水溶液であり、消毒の現場で調製が不要で安定に保存及び流通が可能である。本消毒剤は、消毒時にそのままウイルスや細菌に作用させて用いることができ、優れた消毒効果を奏することができる。本明細書において、消毒とは、ウイルス不活化及び／または殺菌を意味する。

すなわち、本消毒剤は、ウイルスや細菌に添加等により作用させることで、ウイルス不活化用及び／または殺菌用として使用され得る。本願において不活化とは、感染力が低下することを意味する。

次亜塩素酸及び窒素化合物を含む水溶液は、窒素化合物を含む次亜塩素酸水溶液であることができる。次亜塩素酸及び窒素化合物は、水溶液中でイオンで存在し得る。窒素化合物を含む次亜塩素酸水溶液をウイルスや細菌を含む有機物に作用させると、有機物が酸化されてアルデヒド類、有機酸、及び窒素が生成し得る。生成したアルデヒド類により、窒素化合物由来の水溶液中に共存する硝酸態窒素（ＮＯ_３ ^－－Ｎ）が還元されて、亜硝酸態窒素（ＮＯ_２ ^－－Ｎ）及びアンモニウム態窒素が（ＮＨ_４ ^＋－Ｎ）が生成し得る。また、生成した有機酸により、有機物が還元されてアンモニウム態窒素が（ＮＨ_４ ^＋－Ｎ）が生成し得る。次いで、生成したアンモニウム態窒素が水溶液中の次亜塩素酸と反応してクロラミン類が生成する複合反応が進行し得る。

本消毒剤は、好ましくは５～９、より好ましくは７～８のｐＨを有する。本消毒剤においては、上記好ましいｐＨ範囲において、次亜塩素酸の消毒効果とクロラミンの生成しやすさとを両立することができる。

本消毒剤のｐＨ調整に、炭酸ガスを用いることができる。本消毒剤に炭酸ガスを吹き込むことにより、炭酸ガスが抜ける前はｐＨが５～６程度に調整されて次亜塩素酸の消毒効果をより強力に得ることができ、炭酸ガスが抜けるにつれてｐＨが７～８程度に変化してクロラミンを生成しやすくなり、クロラミンの消毒効果も得ることができる。消毒剤の水溶液中で次亜塩素酸は、ｐＨが約７．５以下でＨＣｌＯとして存在し、ｐＨが約８以上でＣｌＯ^－として存在し得る。

クロラミン類は、殺菌作用及びウイルス不活化作用を有するため、本消毒剤は、次亜塩素酸単独の場合よりも、より大きな消毒効果を得ることができる。そのため、本消毒剤は、従来よりも多くの種類のウイルスを不活化及び／または殺菌することができる。本消毒剤は、細菌（シュードモナス・シリンガエ）（ＮＢＲＣ１４０８４）にバクテリオファージφ６を感染させたシュードモナス・シリンガエファージφ6（Pseudomonas syringae phage φ6）（ＮＢＲＣ１０５８９９）のようなエンベロープを有するウイルス、及びエンベロープを有しないウイルスにも不活化作用を有し得る。理論に束縛されるものではないが、本消毒剤においては、ウイルスや細菌を含む有機物の近傍でクロラミンが生成するため、より大きな消毒効果を得ることができると考えられる。クロラミン類はアンモニアと次亜塩素酸の反応により生じ、ｐＨ５以上でモノクロラミン（ＮＨ_２Ｃｌ）、ｐＨ３～５でジクロラミン（ＮＨＣｌ_２）、ｐＨ３以下ではトリクロラミン（ＮＣｌ_３）が生成し得る。

有機物は、ウイルス及び／または細菌を含むが、皮脂等の有機物を含んでもよい。

消毒効果をより大きくするために、消毒液中の次亜塩素酸及び窒素化合物は好ましい濃度で含まれ得る。消毒液中の次亜塩素酸自体も消毒効果を有し、生成するクロラミン類も消毒効果を有するため、次亜塩素酸自体も消毒効果を備えつつ、生成するクロラミン類による消毒効果を付加できる濃度であることが好ましい。消毒液は、所定の濃度の次亜塩素酸水溶液と所定の濃度の硝酸等の窒素化合物の溶液とを混合することにより調製し得る。

アンモニウム態窒素及びモノクロラミンは不安定である一方、硝酸態窒素（硝酸）は次亜塩素酸中でも安定的に存在できる。次亜塩素酸水に硝酸態窒素を共存させておくことで、使用時に有機物を酸化してウイルス不活化効果のあるクロラミン類を生じさせることができる。

したがって、本消毒剤は、使用時に混合してウイルスや細菌に作用させる２液型ではなく、使用時にそのままウイルスや細菌に作用させて用いられる１液型であることができる。消毒剤は、ウイルス不活化用及び／または殺菌用の組成物として使用され得、ウイルスや細菌に混ぜることで、消毒効果を奏し得る。本願において不活化とは、感染力が低下することを意味する。

窒素化合物は、好ましくは無機態窒素であり、より好ましくは硝酸態窒素である。次亜塩素酸中で硝酸は安定に存在することができるので、硝酸態窒素がより好ましい。水溶液中の無機態窒素濃度が、殺菌作用及び／またはウイルス不活化作用に影響し得る。

水溶液中の亜硝酸態窒素（ＮＯ_２ ^－－Ｎ）及び硝酸態窒素（ＮＯ_３ ^－－Ｎ）の濃度測定は、ナフチルエチレンジアミン吸光光度法により行うことができる。水溶液中のＮＯ_２ ^－－Ｎ及びＮＯ_３ ^－－Ｎの濃度については、イオンクロマトグラフィ－による陰イオンの同時定量を行うことが考えられるが、ＮＯ_２ ^－が低濃度である場合、直前のＣｌ^－のピークが定量に影響し得る。次亜塩素酸水中にはＣｌ^－が多く存在するため、次亜塩素酸水中のＮＯ_２ ^－の定量が難しいが、ナフチルエチレンジアミン吸光光度法により定量が可能である。

亜硝酸は、スルファニルアミドと反応してジアゾニウムイオンを形成する。ジアゾニウムイオンは、ナフチルエチレンジアミンと化合してアゾ色素（ピンク～赤色化合物）を生じる。硝酸は、亜硝酸に還元した後にナフチルエチレンジアミン吸光光度法により間接的に測定することができる。硝酸を亜硝酸に還元する方法として、カドミウム－銅還元カラムを用いることができる。

水溶液中のクロラミン（ＮＨ_２Ｃｌ－Ｎ）の濃度測定は、インドフェノール青法により測定することができる。インドフェノール青法は、モノクロラミンがフェノールと反応して生じるＮ－（ｐ－ヒドロキシフェニル）－ｐ－キノンイミン（インドフェノール青）の吸光度を測定して定量する方法である。水溶液にフェノール試薬を加えたのちに次亜塩素酸ナトリウム溶液（有効塩素濃度１０００ｐｐｍ程度）を加えることにより、クロラミン（ＮＨ_２Ｃｌ－Ｎ）の濃度測定を行うことができる。

水溶液中のアンモニウム態窒素（ＮＨ_４ ^＋－Ｎ）の濃度測定は、水溶液に次亜塩素酸ナトリウム溶液を加えずにフェノールのみを加えることにより行うことができる。

本消毒剤の消毒効果は、残存したウイルスの量であるウイルス感染価を測定することにより評価することができる。図２に、プラーク法の手順を表す模式図を示す。

本消毒剤は、次亜塩素酸水溶液と硝酸水溶液等の窒素化合物とを混合することにより調製することができる。例えば、無機態窒素濃度１０ｐｐｍに対して有効塩素濃度１０～１００ｐｐｍとなるように窒素化合物と次亜塩素酸水溶液を希釈混合して調製され得る。調製した水溶液中の無機態窒素濃度は、上記方法により測定され得る。調製した水溶液のｐＨは、ｐＨメーターを用いて測定することができる。

本消毒剤の調製後に、炭酸ガスを用いてｐＨ調整を行うことができる。本消毒剤に炭酸ガスを吹き込んで溶解させることにより、ｐＨを好ましくは５～６程度に調整して次亜塩素酸の消毒効果をより強力に得ることができる。その後、炭酸ガスが抜けるにつれてｐＨを７～８程度に変化させてクロラミンの生成を促進することができる。

次亜塩素酸水溶液の次亜塩素酸は、好ましくは次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、または次亜塩素酸カルシウムから生成される。次亜塩素酸カルシウム（さらい粉）は、固体で流通可能であり、比較的ゆっくり溶解可能である。次亜塩素酸はまた、電解により直接生成してもよい。

本開示はまた、次亜塩素酸及び窒素化合物を含む水溶液を含む消毒剤と、ウイルス、細菌、またはそれらの両方を含む有機物とを反応させることを含む、消毒方法を対象とする。

本消毒方法においては、好ましくは、下記の反応が含まれる：
次亜塩素酸及び窒素化合物を含む水溶液を含む組成物を、ウイルス、細菌、またはそれらの両方を含む有機物と反応させて、アルデヒド類及び／または有機酸を生成すること、
（Ａ）前記アルデヒド類により共存する硝酸態窒素を還元してアンモニアを生成、（Ｂ）前記有機酸により、前記有機物を還元してアンモニアを生成、または（Ｃ）前記（Ａ）及び（Ｂ）の両方によりアンモニアを生成すること、及び
前記アンモニアと前記次亜塩素酸とを反応させてクロラミン類を生成すること。

（実施例１）
次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度２０ｐｐｍに対して、無機態窒素として硝酸態窒素（ＮＯ_３ ^－－Ｎ）５ｐｐｍとなるように水溶液を調製した。

細菌（シュードモナス・シリンガエ）（ＮＢＲＣ１４０８４）にバクテリオファージφ６を感染させたシュードモナス・シリンガエファージφ６（Pseudomonas syringae phage φ6）（ＮＢＲＣ１０５８９９）を用いてウイルス懸濁液を調製した。

（ウイルス不活化試験）
調製した水溶液（９００μＬ）をウイルス懸濁液（１００μＬ）に添加して室温で静置し、５分後にウイルス感染価（残存したウイルスの量）を、図２に示すプラーク法により測定した。

（実施例２）
次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度２０ｐｐｍに対して、無機態窒素として硝酸態窒素（ＮＯ_２ ^－－Ｎ）５ｐｐｍとなるように水溶液を調製したこと以外は、実施例１と同様にウイルス不活化試験を行った。

（実施例３）
次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度２０ｐｐｍに対して、無機態窒素としてアンモニウム態窒素（ＮＨ_４ ^＋－Ｎ）５ｐｐｍとなるように水溶液を調製したこと以外は、実施例１と同様にウイルス不活化試験を行った。

（比較例１）
リン酸場バッファー溶液（ＰＢＳ）のみを用いたこと以外は、実施例１と同様にウイルス不活化試験を行った。

（比較例２）
有効塩素濃度２０ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム水溶液のみを用いたこと以外は、実施例１と同様にウイルス不活化試験を行った。

（実施例４）
次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度２０ｐｐｍに対して、無機態窒素としてアンモニウム態窒素（ＮＨ_４ ^＋－Ｎ）１ｐｐｍとなるように水溶液を調製したこと以外は、実施例１と同様にウイルス不活化試験を行った。

（実施例５）
次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度２０ｐｐｍに対して、無機態窒素としてアンモニウム態窒素（ＮＨ_４ ^＋－Ｎ）２ｐｐｍとなるように水溶液を調製したこと以外は、実施例１と同様にウイルス不活化試験を行った。

（実施例６）
次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度２０ｐｐｍに対して、無機態窒素としてアンモニウム態窒素（ＮＨ_４ ^＋－Ｎ）１０ｐｐｍとなるように水溶液を調製したこと以外は、実施例１と同様にウイルス不活化試験を行った。

実施例及び比較例で調製した水溶液の無機態窒素濃度を、ナフチルエチレンジアミン吸光光度法及びインドフェノール青法により測定した。

（ウイルス不活化試験評価）
図１に、実施例１～３及び比較例１～２におけるウイルス不活化試験の結果（ウイルス感染価）を示す。比較例１に対して、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度２０ｐｐｍ）のみを用いた比較例２では、ウイルスはほとんど減少しなかった。一方で、実施例１の硝酸態窒素及び実施例３のアンモニウム態窒素を混合した溶液は、プラーク数を減少させることができた。実施例２の亜硝酸態窒素を混合した溶液は、プラーク数を減少させることができなかったが、亜硝酸が不安定で有機物を酸化しなかったためと考えられる。

（アンモニウム態窒素の濃度の影響評価）
実施例３～６で実施したウイルス不活化試験を比較した。表１に、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度２０ｐｐｍ）とアンモニウム態窒素の混合溶液のアンモニウム態窒素の濃度によるモノクロラミン濃度とウイルス減少率の関係を示す。ウイルス減少率は、比較例１のウイルス感染価に対する各例で得られたウイルス感染価の割合から算出した。

ＮａＣｌＯとＮＨ_４ ^＋－Ｎを混合するとモノクロラミン（ＮＨ_２Ｃｌ）が生成され、表１に示すように、モノクロラミン（ＮＨ_２Ｃｌ）濃度が高いほどウイルス減少率が高く、モノクロラミンがウイルス不活化に効果的、すなわち抗ウイルス活性が上昇することがわかる。この結果は、モノクロラミンがウイルスに有効に作用したことを示唆している。

次亜塩素酸ナトリウムと硝酸態窒素を混合した水溶液をウイルス懸濁液に添加した後の無機態窒素濃度を測定したところ、アンモニウム態窒素が若干生成していることが確認された。ウイルス懸濁液と混合することにより有機物の酸化還元反応が起こり、硝酸態窒素がアンモニウム態窒素に還元され、アンモニウム態窒素が生成するとクロラミン類（例えばモノクロラミン）も生成する可能性が高く、クロラミン類がウイルス不活化に寄与したと考えられる。

（次亜塩素酸共存下での無機態窒素の分析）
図３に、次亜塩素酸ナトリウム溶液と無機態窒素を混合したときの有効塩素濃度毎の無機態窒素濃度及びｐＨを示す。図３（ａ）についてはスタートの形態が硝酸態窒素（ＮＯ_３ ^――Ｎ）であり、図３（ｂ）についてはスタートの形態が亜硝酸態窒素（ＮＯ_２ ^――Ｎ）であり、図３（ｃ）についてはスタートの形態がアンモニウム態窒素（ＮＨ_４ ^＋―Ｎ）であった。

硝酸態窒素と次亜塩素酸ナトリウム溶液を混合した場合は、図３（ａ）に示すように、硝酸態窒素は次亜塩素酸共存下でも変化せず、安定的に存在した。

亜硝酸態窒素と次亜塩素酸ナトリウム溶液を混合した場合は、図３（ｂ）に示すように、有効塩素濃度を上げていくと、亜硝酸態窒素が硝酸態窒素に酸化される割合が増加した。

図３（ａ）及び図３（ｂ）において、測定された無機態窒素の合計量が設定値の１０ｐｐｍ程度であり、無機態窒素１０ｐｐｍに対して有効塩素濃度１００ｐｐｍの条件では、次亜塩素酸共存下においても無機態窒素を定量可能であることが分かった。

アンモニウム態窒素と次亜塩素酸ナトリウム溶液を混合した場合は、図３（ｃ）に示すように、有効塩素濃度５０ｐｐｍ程度までは無機態窒素の合計量が１０ｐｐｍ程度で設定値とほぼ同じであったが、有効塩素濃度６０ｐｐｍ以上では測定された無機態窒素及びモノクロラミンの合計量が減少していく傾向が見られた。有効塩素濃度を大きくしていくとＣｌ／Ｎ比が大きくなり、以下の反応が進行する。
ＮＨ_２Ｃｌ＋ＨＯＣｌ→ＮＨＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ
ＮＨＣｌ_２＋ＨＯＣｌ→ＮＣｌ_３＋Ｈ_２Ｏ

また、生成したジクロラミンは以下の反応で分解する。
２ＮＨＣｌ_２＋ＯＨ^－→Ｎ_２↑＋ＨＯＣｌ＋２Ｈ^＋＋３Ｃｌ^－
２ＮＨＣｌ_２＋ＯＨ^－→Ｎ_２Ｏ↑＋３Ｈ＋＋４Ｃｌ^－

有効塩素濃度６０ｐｐｍ以上では、上記のように、生成したジクロラミンがＮ_２ガスやＮ_２Ｏガスに分解されたために、溶液中の無機態窒素濃度が減少したと考えられる。

有効塩素濃度６０ｐｐｍ～１００ｐｐｍにかけて徐々に硝酸態窒素の生成量が増加した。特に、有効塩素濃度８０ｐｐｍ～１００ｐｐｍの場合はｐＨが５～６程度であるため、非解離のＨＣｌＯとして存在する次亜塩素酸の割合が増加し、硝酸態窒素の生成量も増加したと考えられる。

Claims (2)

1. 次亜塩素酸及び硝酸態窒素を含む水溶液を含む消毒剤に炭酸ガスを吹き込むこと、並びに
   前記炭酸ガスを吹き込んだ消毒剤と、ウイルス、細菌、またはそれらの両方を含む有機物とを反応させて、アルデヒド類及び／または有機酸を生成することを含み、
   （Ａ）前記アルデヒド類により、前記硝酸態窒素を還元してアンモニウム態窒素を生成すること、
   （Ｂ）前記有機酸により、前記有機物を還元してアンモニウム態窒素を生成すること、または
   （Ｃ）前記（Ａ）及び（Ｂ）の両方によりアンモニウム態窒素を生成すること、並びに
   前記アンモニウム態窒素と前記次亜塩素酸とを反応させてクロラミン類を生成すること
   をさらに含み、
   前記消毒剤は、前記硝酸態窒素の濃度１０ｐｐｍに対して有効塩素濃度１０～１００ｐｐｍとなる割合で前記次亜塩素酸を含む、
   消毒方法。
2. 前記次亜塩素酸が、次亜塩素酸ナトリウムから生成される、請求項１に記載の消毒方法。